Anwendung der Wärmerückgewinnung in der Kraft-Wärme-Kopplung und Dreifachversorgung

I. Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Drei---Generation: Kernanwendungsszenarien der Wärmerückgewinnung

1. Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Ko-Produktion von Strom und Wärme
Bei der Kraft-Wärme-Kopplung handelt es sich um einen hocheffizienten Energieversorgungsmodus, bei dem zunächst Strom erzeugt und anschließend Wärme genutzt wird: Bei der Brennstoffverbrennung entsteht Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck, der eine Turbine/einen Generator antreibt und so hochwertigen Strom erzeugt. Die mittlere- und niedrige-Temperatur-Abwärme nach der Stromerzeugung (Extraktionsdampf, Zylinderrohrwasser, Rauchgas) wird nicht direkt kondensiert und abgeführt, sondern über Wärmerückgewinnungsgeräte zur Verwendung in der städtischen Heizung, der industriellen Prozessheizung und der Warmwasserbereitung gesammelt.

Traditioneller getrennter Produktionsmodus: Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt bei etwa 35–45 %, wobei eine große Menge Abwärme über Kühltürme/Rauchgas in die Luft abgegeben wird;

KWK-Modus: Durch Wärmerückgewinnung wird die Gesamtenergieeffizienz auf 70–90 % erhöht, wodurch sich der Brennstoffverbrauch nahezu verdoppelt.

2. Kombiniertes Kühlen, Heizen und Strom (KWK): Vollständige Abdeckung von Strom, Heizen und Kühlen

CCHP fügt dem bestehenden Kraft-Wärme-Kopplungssystem (KWK) eine Abwärmekühlungskomponente hinzu und erreicht so „eine Maschine, drei Nutzungen“: Hochwertige Wärme wird für die Stromerzeugung priorisiert; Abwärme mittlerer-Temperatur wird zur Heizung/Dampferzeugung genutzt; Abwärme mit niedriger-Temperatur treibt Absorptionskältemaschinen (hauptsächlich Lithiumbromid) zur Kühlung an.

Keine Nebensaison: Bietet Heizung im Winter, Kühlung im Sommer sowie Warmwasser und Strom in der Übergangszeit, maximiert die Abwärmenutzung und erreicht eine Gesamtenergieeffizienz von über 85 %.

2, Wärmerückgewinnungstechnologie: Prinzipien, Wege und Kernausrüstung
Die Wärmerückgewinnung folgt dem Prinzip der „Temperaturanpassung und Kaskadennutzung“ und wird entsprechend dem Grad der Abwärme klassifiziert und rückgewonnen, sodass der Energiebedarf genau abgestimmt ist.
1. Hochtemperatur-Abwärmerückgewinnung (über 400 Grad)
Quelle: Abgase von Gasturbinen/Verbrennungsmotoren, Turbinenabgase;
Recycling-Methode: Der Abhitzekessel erzeugt Dampf, der zur Stromerzeugung und industriellen Prozessdampfversorgung genutzt werden kann;
Wert: Hochwertige Abwärme wird direkt in hochwertigen Dampf/Strom umgewandelt, was den Systemerlös steigert.
2. Abwärmerückgewinnung bei mittlerer Temperatur (100-300 Grad)
Quelle: Dampfturbinenextraktion, Motorzylinderlaufbuchsenwasser, Rauchgas mittlerer Temperatur;
Recycling-Methode: Erhitzen Sie das Wasser des Heizungsnetzes mit einem Wärmetauscher, erwärmen Sie das Kesselspeisewasser vor und treiben Sie eine Lithiumbromid-Kühlmaschine mit Doppeleffekt an.
Wert: Stabile Befriedigung des Heizbedarfs, der zentralen Warmwasserbereitung und des mittelgroßen -Kühlbedarfs als Ersatz für herkömmliche Heizkessel/elektrische Kühlung.
3. Abwärmerückgewinnung bei niedriger Temperatur (unter 100 Grad)
Quelle: Kondensationswärme des Rauchgases, Wärmeabgabe des Kühlturms, Rücklaufwasser des Heizungsnetzes;
Recyclingmethoden: Absorptionswärmepumpe, Wärmetauscher aus Fluorkunststoffstahl, kondensierendes Abwärmerückgewinnungsgerät;
Durchbruch: Reduzieren Sie die Abgastemperatur von 120 Grad auf unter 30 Grad, gewinnen Sie die latente Verdampfungswärme zurück und erhöhen Sie die Heizkapazität um 20–50 %.
Kernwärmerückgewinnungsausrüstung
Abhitzekessel: Gewinnt Rauchgas zur Dampferzeugung zurück, geeignet für Gas-/Dampfturbinen;
Rauchgas-/Wasser-Wärmetauscher: Niedertemperatur-Rauchgas, Abwärmerückgewinnung aus Zylinderlaufbuchsenwasser, Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Staubansammlung;
Absorptionskältemaschine: angetrieben durch Abwärme und ohne Stromverbrauch für die Kühlung;
Absorptionswärmepumpe: Erhöhung der Temperatur minderwertiger Abwärme, um „Abwärme in nutzbare Wärme“ zu verwandeln;
Intelligentes Steuerungssystem: Lastprognose, dynamische Zuordnung von Kalt-, Warm- und Elektroheizung zur Aufrechterhaltung einer optimalen Energieeffizienz.

3, Der dreifache Wert der Wärmerückgewinnung: Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz
1. Energieeffizienzsprung: Von „Verschwendung“ zu „Erschöpfung“
Traditionelle Stromerzeugung: Etwa 60 % der Wärme gehen verloren; Umfassende Energieeffizienz nach Wärmerückgewinnung * * Größer oder gleich 80 % * *;
Dreifache Versorgung: Abwärmekühlung ersetzt Elektrokühlung, wodurch der Kühlstromverbrauch um mehr als 40 % gesenkt wird;
Tiefenwärmerückgewinnung: vollständige Rückgewinnung der Abgasabwärme und Kondensationswärme, wodurch die Energienutzungseffizienz um 10–15 % gesteigert wird.
2. Wirtschaftliche Kostensenkung: Verkürzen Sie die Kostendeckung und steigern Sie kontinuierlich die Effizienz
Reduzieren Sie die Brennstoffkosten um 30–50 % und verringern Sie die installierte Leistung von Kesseln und Kühlaggregaten;
Verteilte Energieversorgung in der Nähe, um Verluste im Übertragungs- und Verteilungs-/Wärmenetz zu reduzieren;
Kommerzielle/öffentliche Bauprojekte: Renovierungsinvestitionen amortisieren sich innerhalb von 3–6 Jahren und sparen jährlich Dutzende bis Millionen Yuan an Energieverbrauchskosten.
3. Kohlenstoffarmut und Umweltschutz: Erreichen zweier Standards für die Kohlenstoffreduzierung und die Reduzierung der Umweltverschmutzung
Bei gleicher Energieversorgung können die CO₂-Emissionen um 40-60 % reduziert werden;
Reduzieren Sie die Installation dezentraler Kessel und elektrischer Kühleinheiten, was zu einer erheblichen Verringerung der NOₓ-, SO₂- und Staubemissionen führt;
Durch die gleichzeitige Rückgewinnung der Abwärme aus der Rauchgaskondensation wird eine Aufhellung und Staubentfernung erreicht, wodurch das Erscheinungsbild der Umwelt verbessert wird.

4, Typische Anwendungsszenarien und praktische Fälle
1. Industriepark: Industrieabwärme + Kraft-Wärme-Kopplung
Modus: Stromerzeugung durch Gasturbine/Verbrennungsmotor → Abhitzekessel zur Erzeugung von Prozessdampf → Niedertemperatur-Abwärmeheizung/-kühlung;
Wirkung: Umfassende Energieeffizienz * * Größer oder gleich 85 % * *, Ersatz eigener Kessel, wodurch jährlich Tausende Tonnen Standardkohle eingespart werden.
2. Große öffentliche Gebäude (Gewerbekomplexe/Krankenhäuser/Flughäfen)
Fall: Chengdu Wanda Plaza und ein tertiäres Krankenhaus führen eine Abwärmeanlage mit Gasverbrennungsmotor und Lithiumbromid ein;
Wirkung: Priorisieren Sie die Nutzung von Abwärme zum Kühlen/Heizen und ergänzen Sie die Energie, wenn dies nicht ausreicht. Jährliche Einsparung von fast 3000 Tonnen Standardkohle und über 12000 Tonnen Reduzierung der CO₂-Emissionen.
3. Regionale Energiestationen: zentrale Energieversorgung auf Stadtebene
Modus: Gas-Kombikreislauf + Rauchgas-Tiefenwärmerückgewinnung + Absorptionswärmepumpe;
Wirkung: Deckt Hunderttausende Quadratmeter Kühl-, Heiz- und Strombedarf mit einer Abwärmenutzungsrate von über 90 % und wird zum Maßstab für kohlenstoffarme Energie in Städten.
4. Flexibilitätstransformation von Kraftwerken: Thermisch-elektrische Entkopplung
Technologie: Dampfturbinenabgas/Rauchgasabwärme + große Absorptionswärmepumpe;
Wert: Aufrechterhaltung der Wärmeversorgung bei gleichzeitiger Reduzierung der Stromerzeugung, Verbesserung der Spitzenkapazität um 10–20 % und Aufhebung der Einschränkung „Wärme bestimmt Strom“.

5, Technologische Trends und Entwicklungsrichtungen
Umfassende Nutzung der Abwärme: Stromerzeugung aus Abwärme bei niedriger{0}Temperatur (ORC), Rückgewinnung von Rauchgasen bei extrem niedriger Temperatur, wodurch „Trockenessen und Auspressen“ erreicht wird;
Komplementäre Multi-Energie-Integration: Wärmerückgewinnung + Photovoltaik/Energiespeicherung/Biomassekopplung, Aufbau eines umfassenden CO2-freien Energiesystems;
Intelligente Regelung: digitaler Zwilling, Lastprognose, KI-optimierter Betrieb, Aufrechterhaltung höchster Energieeffizienz unter allen Betriebsbedingungen;
Geräteminiaturisierung: Mikroturbinen, modulare Wärmerückgewinnungseinheiten, geeignet für kleine und mittelgroße Gebäude und verteilte Szenarien.